新催化劑“喚醒”燃料電池生命力

據中國江蘇網報道：開發具有高氧氣還原催化活性
、抗甲醇幹擾和高穩定性的廉價氧氣還原催化材料一直是業內研究的熱點領域。

隨(sui)著(zhe)全(quan)球(qiu)能(neng)源(yuan)危(wei)機(ji)的(de)到(dao)來(lai)，以(yi)及(ji)環(huan)境(jing)汙(wu)染(ran)問(wen)題(ti)的(de)日(ri)益(yi)嚴(yan)重(zhong)，可(ke)持(chi)續(xu)能(neng)源(yuan)的(de)開(kai)發(fa)利(li)用(yong)越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)地(di)被(bei)人(ren)們(men)關(guan)注(zhu)並(bing)寄(ji)予(yu)厚(hou)望(wang)，其(qi)中(zhong)就(jiu)包(bao)括(kuo)可(ke)持(chi)續(xu)能(neng)源(yuan)的(de)儲(chu)存(cun)與(yu)轉(zhuan)化(hua)。

氧氣還原催化材料引關注

燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)因(yin)其(qi)優(you)越(yue)的(de)性(xing)能(neng)和(he)環(huan)境(jing)無(wu)汙(wu)染(ran)性(xing)
，一(yi)直(zhi)是(shi)可(ke)持(chi)續(xu)能(neng)源(yuan)研(yan)究(jiu)領(ling)域(yu)的(de)熱(re)點(dian)之(zhi)一(yi)。燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)的(de)能(neng)量(liang)轉(zhuan)化(hua)效(xiao)率(lv)高(gao)
，它(ta)可(ke)以(yi)直(zhi)接(jie)將(jiang)燃(ran)料(liao)的(de)化(hua)學(xue)能(neng)轉(zhuan)化(hua)為(wei)電(dian)能(neng)，中(zhong)間(jian)不(bu)經(jing)過(guo)燃(ran)燒(shao)過(guo)程(cheng)，因(yin)而(er)不(bu)受(shou)卡(ka)諾(nuo)循(xun)環(huan)的(de)限(xian)製(zhi)。燃(ran)料(liao)電(dian)池(chi)係(xi)統(tong)的(de)燃(ran)料(liao)—電能轉換效率在45%～60%，而火力發電和核電的效率大約在30%～40%。

其中


，作為整個燃料電池反應決速步驟的陰極氧氣還原反應尤為重要
，因為其效率高低直接決定整個燃料電池的效率水平。

然ran而er，由you於yu其qi采cai用yong貴gui金jin屬shu鉑bo或huo合he金jin納na米mi粒li子zi作zuo為wei電dian極ji催cui化hua材cai料liao，使shi燃ran料liao電dian池chi的de發fa展zhan受shou到dao很hen大da限xian製zhi。據ju初chu步bu估gu算suan，燃ran料liao電dian池chi中zhong鉑bo材cai料liao的de成cheng本ben占zhan整zheng個ge燃ran料liao電dian池chi成cheng本ben的de40%左右。此外，鉑催化劑還具有另一大缺點——抗甲醇毒化性較差，而這直接導致電池的使用效率大大降低。

因此，開發具有高氧氣還原催化活性、抗甲醇幹擾和高穩定性的廉價氧氣還原催化材料一直是業內研究的熱點領域。

銀的價格不到鉑的2%，且qie對dui氧yang氣qi還hai原yuan具ju有you一yi定ding的de催cui化hua活huo性xing，很hen有you希xi望wang成cheng為wei用yong來lai替ti代dai鉑bo的de氧yang氣qi還hai原yuan反fan應ying電dian催cui化hua劑ji。不bu過guo
，從cong實shi際ji效xiao果guo來lai看kan
，銀yin的de性xing能neng還hai遠yuan不bu如ru鉑bo催cui化hua劑ji。

考(kao)慮(lv)到(dao)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)電(dian)催(cui)化(hua)活(huo)性(xing)與(yu)催(cui)化(hua)劑(ji)顆(ke)粒(li)之(zhi)間(jian)有(you)效(xiao)的(de)電(dian)子(zi)傳(chuan)遞(di)有(you)著(zhe)密(mi)切(qie)的(de)關(guan)係(xi)，中(zhong)科(ke)院(yuan)過(guo)程(cheng)所(suo)的(de)研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)經(jing)過(guo)不(bu)懈(xie)努(nu)力(li)
，終(zhong)於(yu)研(yan)發(fa)出(chu)一(yi)種(zhong)將(jiang)銀(yin)納(na)米(mi)粒(li)子(zi)與(yu)高(gao)導(dao)電(dian)性(xing)載(zai)體(ti)碳(tan)納(na)米(mi)管(guan)複(fu)合(he)的(de)方(fang)法(fa)，從(cong)而(er)有(you)效(xiao)地(di)提(ti)高(gao)了(le)銀(yin)納(na)米(mi)粒(li)子(zi)的(de)電(dian)催(cui)化(hua)活(huo)性(xing)。

與零維的銀納米粒子相比，一維銀納米線(Ag NWs)由you於yu其qi超chao高gao的de導dao電dian性xing，也ye是shi另ling一yi種zhong潛qian在zai的de高gao效xiao氧yang還hai原yuan催cui化hua劑ji。但dan目mu前qian報bao道dao其qi效xiao果guo還hai無wu法fa令ling人ren滿man意yi。研yan究jiu人ren員yuan覺jiao得de
，導dao致zhi銀yin納na米mi線xian催cui化hua活huo性xing低di的de主zhu要yao原yuan因yin可ke能neng與yu其qi低di長chang徑jing比bi有you關guan，因yin而er無wu法fa形xing成cheng有you效xiao的de電dian子zi傳chuan遞di通tong道dao。

銀納米網與石墨烯“完美結合”

如果能夠製備一種由具有高長徑比的銀納米線組成的二維銀納米網絡結構材料(Ag NN))，由於具有更好的電導和熱導性能，因此與零維、一維材料相比應該會具有更好的催化活性與穩定性能。並且，由於它們不容易發生聚集、溶解以及Ostwald熟化，Ag NN有望成為一種新型的氧氣還原反應高活性電催化劑。

此(ci)外(wai)，為(wei)了(le)提(ti)高(gao)催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)電(dian)催(cui)化(hua)活(huo)性(xing)，研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)又(you)通(tong)過(guo)用(yong)更(geng)高(gao)導(dao)電(dian)性(xing)的(de)石(shi)墨(mo)烯(xi)作(zuo)為(wei)負(fu)載(zai)材(cai)料(liao)，得(de)到(dao)了(le)進(jin)一(yi)步(bu)提(ti)升(sheng)複(fu)合(he)材(cai)料(liao)的(de)電(dian)催(cui)化(hua)活(huo)性(xing)的(de)效(xiao)果(guo)。